COM SÓN ELS ATÒMS??? TEMA 1

MODEL ATÒMIC DE DALTON Al 1808, John Dalton reprèn les antigues teories de Demòcrit i enuncia la seva teoria atòmica. Manté la paraula àtom per a referir-se a la partícula elemental i també la considera indivisible. Es basa en l’experimentació amb reaccions químiques. Els àtoms d’un mateix element químic són tots iguals entre sí, en massa, grandària i en qualsevol altra propietat física o química. Els compostos químics són substàncies formades per àtoms diferents combinats en proporcions fixes.

MODEL ATÒMIC DE THOMSON Thomson va idear un nou model d’àtom que permetia explicar els fenòmens elèctrics. Suposà que l’àtom estava format per càrregues elèctriques negatives anomenades electrons (e-) dins d’un fluid amb càrrega positiva de manera que la suma de totes les càrregues positives coincidia amb la suma de totes les càrregues negatives, obtenint així un àtom neutre.

MODEL ATÒMIC DE RUTHERFORD Imagineu que voleu investigar què hi ha dins d’una bala de palla i llanceu amb un canó boles d’acer de la grandària d’una pilota de tennis contra ella. Si només hi hagués palla, totes les boles d’acer haurien de travessar-lo en línia recta sense desviar-se. Tanmateix, us emporteu una sorpresa en fer l’experiment i comprovar que algunes d’aquestes boles es desvien i, fins i tot unes poques reboten i tornen cap al canó. a) Manteniu la hipòtesi que la bala només conté palla i dins no hi ha res? b) Què pot haver-hi dins?

MODEL ATÒMIC DE RUTHERFORD Rutherford disparà amb partícules  (amb càrrega +) una làmina molt fina d’or. Esperava que cap partícula pogués travessar-la. Va comprovar que: la majoria de les partícules sí travessaven sense desviar-se la làmina d’or; unes quantes, es desviaven de la seva trajectòria molt poques, tornaven cap a darrere.

MODEL ATÒMIC DE RUTHERFORD El 1911, Ernest Rutherford interpretà els resultats del seu experiment de la següent forma: La majoria de les càrregues positives passen sense desviar-se perquè quasi tot l’espai que ocupen els àtoms està pràcticament buit Algunes es desvien lleugerament perquè passen a prop d’una zona compacta, anomenada nucli i té càrrega positiva. Anomenà protó a les partícules amb càrrega positiva del nucli Una minoria rebota perquè es dirigeixen frontalment cap al nucli i són repel·lides i tornen en sentit oposat Descriu l’àtom com un nucli central compacte que conté els protons i una part exterior anomenada escorça, que conté els electrons girant en òrbites circulars.

MODEL ATÒMIC DE BOHR Bohr millorà el model de Rutherford perquè suposà que l’escorça de l’àtom està formada per capes d’energia i és en ella, i no en altre lloc, on són els electrons. En les capes més allunyades del nucli i, per tant, les més externes, es troben els electrons amb major energia i en les capes internes els de menor energia. Els electrons externs poden abandonar l’àtom si reben una energia exterior, com pot ser un fregament. Partícula subatòmica Càrrega elèctrica Massa Posició Protó (p+) 1,6 · 10-19 C 1,67 · 10-27 kg Nucli Electró (e-) -1,6 · 10-19 C 9,1 · 10-31 kg Escorça Neutró (n0) 0 C 1,67 · 10-27 kg Nucli

MODEL MECANICOQUÀNTIC Schrödinger va establir l’actual model atòmic. Substitueix la idea que l’electró se situa en determinades capes o nivells d’energia per la probabilitat de trobar l’electró en una certa regió de l’espai, anomenada orbital. Un orbital és una regió l’espai en què hi ha la probabilitat màxima de trobar l’electró. La forma i la mida d’un orbital depenen del nivell d’energia en què es troba l’electró.

En resum… Dalton  Partícula elemental ( bola) Thomson Massa positiva plena de partícules negatives Rutherford Nucli compacte positiu amb càrregues negatives al voltant girant en òrbites BohrNucli positiu amb càrregues negatives distribuïdes en capes, girant al voltant. Schrödinger Electrons disposats en orbitals

REPRESENTACIÓ DELS ORBITALS Si representem amb punts les diferents posicions que va ocupant un electró en el seu moviment al voltant del nucli, obtindrem orbitals dels tipus següents:

Com s’expressa una probabilitat? És una relació matemàtica: FUNCIÓ Y= 4X+36 Y= 4X² + 4X-6 Es pot representar gràficament: Y( X)

EQUACIÓ D’ SCHRÖDINGER MATEMÀTICAMENT GRÀFICAMENT

RESOLEM L’EQUACIÓ DIFERENCIAL n ens dona el volum de l’orbital ( energia) l ens indica la forma de l’orbital m ens dóna la orientació a l’espai ms indica el gir de l’electró sobre sí mateix

SEGONS EL VALOR DE n

SEGONS EL VALOR DE l

SEGONS EL VALOR DE m

SEGONS EL VALOR DE mS

COM S’OMPLEN ELS ORBITALS? A CADA ORBITAL 2 ELECTRONS MÀXIM A LA PRIMERA CAPA NOMÉS 2 ELECTRONS SEGÜENTS CAPES MÀXIM 8 ELECTRONS OMPLIR PER ORDRE CREIXENT D’ENERGIA

QUANTS ELECTRONS? 2 ELECTRONS 6 ELECTRONS 10 ELECTRONS 14 ELECTRONS

Diagrama de Moeller

EXEMPLE COM ÉS EL LITI (Z = 3 ) ? COM ÉS EL BOR (Z = 5 ) ? COM ÉS EL SILICI (Z = 14)?

QUÈ CARACTERITZA ELS ÀTOMS? NOMBRE ATÒMIC És el nombre de protons qué té l’àtom en el nucli. Es representa amb la lletra Z NOMBRE MÀSSIC És el nombre de protons (Z) més el nombre de neutrons (n) que té un àtom. Es representa amb la lletra A REPRESENTACIÓ D’ÀTOMS S’escriu el seu símbol (X) acompanyat pel nombre màssic (A) i el nombre atòmic (Z) d’aquesta manera : ZA X

QUÈ CARACTERITZA ELS ÀTOMS? ISÒTOPS Són àtoms amb el mateix nombre de protons i un nombre diferent de neutrons, és a dir, idèntic nombre atòmic i diferent nombre màssic. Isòtops de l’hidrogen: 1H o hidrogen-1 : hidrogen amb un protó i cap neutró, Z=1, A=1, també anomenat proti. 2H o hidrogen-2 : hidrogen amb un protó i un neutró, Z=1, A=2, també anomenat deuteri. 3H o hidrogen-3: hidrogen amb un protó i dos neutrons, Z=1, A=3, també anomenat triti.

QUÈ CARACTERITZA ELS ÀTOMS? IONS Es formen quan els àtoms dels diferents elements químic deixen de ser neutres i passen a tenir càrrega elèctrica. Quan un àtom perd electrons, adquireix càrrega positiva i es converteix en un ió positiu o catió. Quan un àtom guanya electrons, adquireix càrrega negativa i es converteix en un ió negatiu o anió.

QUÈ CARACTERITZA ELS ÀTOMS? MASSA D’UN ELEMENT QUÍMIC: La majoria dels elements químics presenten isòtops. Per determinar-ne la massa haurem de tenir en compte la massa de cada isòtop i la seva abundància. MASSA MOLECULAR D’UN COMPOST QUÍMIC: És la massa d'una molècula expressada en la unitat del sistema internacional, UMA ( unitats de massa atòmica). MOL: És la quantitat de substància que conté 6,02· 1023 partícules. Aquest nombre s’anomena constant d’Avogadro, i es representa per NA o L.

AMPLIACIÓ 1 QUINS SÓN ELS ESTATS ELECTRONICS FONAMENTALS EN QUE PODEM TROBAR UN ÀTOM ?

SOLUCIÓ 1 ESTAT EXCITAT: NO COMPLEIX MÍNIMA ENERGIA I MÀXIM DESAPARALLEMENT ESTAT PROHIBIT : SPINS PARAL·LELS ESTAT FONAMENTAL: MÍNIMA ENERGIA I MÀXIM DESAPARALLEMENT POSSIBLE ESTAT IONITZAT: PERD ELECTRONS